CN105073481A - 利用车载太阳能电池的充电控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用车载太阳能电池的充电控制装置。构成充电控制器(30)的太阳能ECU(31)在车辆(100)行驶时,将由电力供给部(20)的车载太阳能电池(21)产生的电力暂时充电到低压电池(22)。而且,在车辆(100)行驶时,构成充电控制器(30)的电池ECU(32)将充电继电器(27)维持在开状态(断开状态),从而暂时充电到低压电池(22)的电力不被供给主电池(18)。另一方面,在车辆(100)行驶时,太阳能ECU(31)对于副电池(19)供给暂时充电到低压电池(22)的电力。

Description

利用车载太阳能电池的充电控制装置
技术领域
本发明涉及控制对安装于车辆的电池进行充电的充电控制装置,尤其涉及利用了控制对安装于车辆的利用了太阳能电池的电池进行充电的充电控制装置。
背景技术
从以往,公知有例如下述专利文献1所示的充电管理装置。该现有的充电管理装置设置于安装有车载电池和太阳能电池的车辆,其中,所述车载电池被用作针对车载设备的电力源,所述太阳能电池对该车载电池进行充电,所述太阳能电池也能够利用于外部设备用充电池的充电,所述外部设备用充电池被用作对于车辆外部设备的电力源。由此,例如,在车载电池满充电的情况下,能够通过太阳能电池对外部设备用充电池进行充电,能够高效地利用由安装于车辆的太阳能电池产生的电力。
另外,从以往,也公知有例如下述专利文献2所示的车辆用电源控制装置。该现有的车辆用电源控制装置是具备向负载组供给电力的车载电池、以及利用通过发电产生的电力来对车载电池进行充电的太阳能电池的装置,具备:储存太阳能电池发电产生的电力的蓄电器;使太阳能电池以及蓄电器与车载电池的连接接通或者断开的开关电路;以及使开关电路接通或者断开的操作部。
另外,从以往,还公知有例如下述专利文献3所示的电动车辆。该现有的电动车辆具备:高压电池,其用于驱动车辆驱动用的电动机;太阳能电池;充电用DC/DC转换器,其将由太阳能电池发电产生的电力供给高压电池;充电控制ECU,其对于充电用DC/DC转换器,进行针对高压电池的充电控制;以及低压电源用DC/DC转换器,其接受由太阳能电池发电产生的电力的一部分,来产生要供给充电控制ECU的电源电压。
另外,从以往,还公知有例如下述专利文献4所示的电车辆的充电系统。在该现有的电车辆的充电系统中,为了使得若太阳光充分照射,则成为能够对辅助电池直接充电的充电电压,将太阳能电池的元件布线成串联系统来成为多个太阳能电池模块,在太阳能电池模块的输出电压高的情况下,直接对辅助电池进行充电,在输出电压低的情况下,经由DC/DC转换器进行主电池的充电。
另外,从以往,还公知有例如下述专利文献5所示的混合动力车的能量再生装置。该现有的混合动力车的能量再生装置将减速时由电动机的再生制动发电产生的负载变动大的电力或者由太阳能电池发电产生的电力,对双电层电容器充电,经由充电器对该被充电的电力进行规定升压之后,对由锂离子电池构成的电池再充电。
并且,从以往,还公知有例如下述专利文献6所示的电气车辆的控制装置。该现有的电气车辆的控制装置具备:向马达供给电力的主电池;向车辆内部的电气设备供给电力的第1辅助电池;升降压器,其在驱动系统电路与第1辅助电池之间,对电力进行升降压来双向供给;对第1辅助电池充电的太阳光面板;以及电池控制部,其监视主电池以及第1辅助电池的剩余容量,来控制充放电。而且,在该现有的电气车辆的控制装置中,电池控制部使用太阳光面板来对第1辅助电池充电,在第1辅助电池的剩余容量到达第1规定值的时刻,通过升降压器对第1辅助电池的电力进行升压,来对主电池充电。
专利文献1:日本特开2009-248692号公报
专利文献2:日本特开2012-56357号公报
专利文献3:日本特开2007-228753号公报
专利文献4:日本特开平7-123510号公报
专利文献5:日本特开平10-309002号公报
专利文献6:日本特开2012-75242号公报
在上述专利文献1~6所示的现有的装置、系统、车辆等,能够对于向马达供给高压的电力的主电池,供给由太阳能电池(太阳光面板)产生的电力来充电。这里,向马达供给电力的主电池一般是高压。在该情况下,为了可靠地确保可靠性和安全性,尤其在行驶过程中的车辆中,通过使各种电子部件等进行工作,来执行例如高压系统管理、高压电池控制、电力开闭器(继电器等)的开闭控制以及电源控制等,使得主电池被严格控制管理。
然而,在车辆安装太阳能电池(以下,称为“车载太阳能电池”。)来利用由该车载太阳能电池发电产生的电力的情况下,其最大发电量能够根据车体尺寸(即,车载太阳能电池的设置面积)假定,现状为数100W左右,较小。另一方面,为了使上述各种电子部件等适当地工作也需要电力。因此,若为了在车辆行驶时可靠地确保可靠性和安全性,而打算一边使各种电子部件等适当地工作,一边供给由车载太阳能电池发电产生的电力,则根据状况不同,有可能用于使上述各种电子部件等工作的电力超过发电产生的电力。在该情况下,不得不将发电产生的电力对主电池充电的可能性变高。
并且,在上述专利文献1~6所示的现有的装置、系统、车辆等,例如,基于向马达供给高压的电力的主电池的电池电压、充电量,来管理车载太阳能电池发电产生的电力的充电对象。在该情况下,乍一看是合理的管理,但有可能与利用发电产生的电力的其他功能产生竞合、控制间产生竞合,等等,为了应对该竞合等,要求高度地控制系统的烦琐化(复杂化)、可靠性以及用于安全性确保。由此,会担心开发大规模化或者开发成本增大。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而完成的,其目的在于,提供一种改善了的利用车载太阳能电池的充电控制装置,能够适当地供给由车载太阳能电池发电产生的电力。
用于实现上述目的的本发明所提供的利用车载太阳能电池的充电控制装置应用于如下的车辆,该车辆具有:电动发电机,其产生驱动力并且产生再生电力来发电;主电池,其与该电动发电机电连接来对上述电动发电机供给电力,并且蓄积上述再生电力;以及副电池,其对所搭载的各种辅机类供给电力,并且上述车辆能够进行至少利用了由上述电动发电机发电产生的上述驱动力的行驶。这里,能够采用电车辆(EV)、混合动力车辆(HV)、插电式混合动力车辆(PHV)作为这种车辆。
而且,本发明提供的利用车载太阳能电池的充电控制装置由电力供给部和充电控制部构成。上述电力供给部包括搭载于上述车辆的车载太阳能电池而构成,对上述主电池以及上述副电池中的至少一方供给由上述车载太阳能电池产生的电力。上述充电控制部控制利用从上述电力供给部供给的由上述车载太阳能电池发电产生的电力来对上述主电池以及上述副电池中的至少一方进行的充电。
本发明提供的利用车载太阳能电池的充电控制装置的特征之一在于,上述充电控制部在上述车辆正在行驶时,禁止从上述电力供给部向上述主电池供给由上述车载太阳能电池发电产生的电力。此外,在该情况下,上述充电控制部能够具备判定上述车辆是否正在行驶的行驶判定单元、以及断开上述电力供给部与上述主电池之间的连接的断开单元,在由上述行驶判定单元判定为上述车辆正在行驶时,上述断开单元能够断开上述电力供给部与上述主电池之间的连接,禁止从上述电力供给部向上述主电池供给由上述车载太阳能电池发电产生的电力。
由此,在车辆正在行驶时,换言之,在存在将主电池的电力供给电动发电机的可能性时,能够禁止将由车载太阳能电池发电产生的电力从车载太阳能电池直接供给主电池、或者经由暂时储存所发电的电力的蓄电装置供给主电池。由此,主电池不会影响到由例如高压系统管理、高压电池控制、电力开闭器(继电器等)的开闭控制以及电源控制等管理的状况,即,无需避免控制间的竞合等地执行更复杂的控制。因此,能够抑制开发的大规模化、开发成本的增大,并且,能够适当地利用由车载太阳能电池发电产生的电力。
在该情况下,上述充电控制部能够在上述车辆正在行驶时,从上述电力供给部对于上述副电池供给由上述车载太阳能电池发电产生的电力。此外,在该情况下,上述充电控制部能够具备供给单元,上述供给单元从上述电力供给部对上述副电池供给或者断开由上述车载太阳能电池发电产生的电力,在由上述行驶判定单元判定为上述车辆正在行驶时,上述供给单元能够从上述电力供给部对上述副电池供给由上述车载太阳能电池发电产生的电力。由此,在车辆正在行驶时,能够不执行如主电池那样上述高度的管理、控制等,而是预先对低压的副电池蓄积(蓄电)由车载太阳能电池发电产生的电力,能够不浪费地利用由车载太阳能电池发电产生的电力。
另外,在这些情况下,上述电力供给部具备低压电池,上述低压电池暂时蓄电由上述车载太阳能电池产生的电力,上述充电控制部至少在车辆正在行驶时,将暂时充电到上述低压电池的由上述车载太阳能电池发电产生的电力供给上述副电池。
由此,能够将由车载太阳能电池发电产生的电力暂时地充电到低压电池,能够在车辆正在行驶时向副电池供给所发电产生的电力。而且,通过这样将由车载太阳能电池发电产生的电力暂时充电到低压电池,从而在车辆未行驶时,例如,在车辆驻车停车时,能够对副电池供给电力这自不必说,还能够对主电池供给电力。由此,能够不浪费地利用由车载太阳能电池发电产生的电力。
另外,在这些情况下,上述充电控制部能够在上述车辆未行驶时,允许从上述电力供给部对上述主电池供给由上述车载太阳能电池发电产生的电力。
由此,在车辆未行驶时,例如在车辆驻车停车时,能够从电力供给部对主电池供给由车载太阳能电池发电产生的电力。在该情况下,因为车辆未行驶,所以能够根据例如与通常的EV、HV、PHV的情况相同的充电控制,将由车载太阳能电池发电产生的电力供给主电池,来进行充电。因此,能够不另外执行复杂的控制,就利用所发电产生的电力对主电池进行充电。
在该情况下,上述充电控制部能够在由上述车载太阳能电池发电产生的电力的大小比预先设定的规定的电力的大小大时,允许从上述电力供给部对上述主电池供给由上述车载太阳能电池发电产生的电力。在该情况下,更具体而言,上述规定的电力的大小例如能够基于伴随对上述主电池的充电控制而工作的各种电子部件所消耗的电力的大小来进行设定。
根据这些情况,与在对被严格高压管理以及控制的主电池充电时工作的各种电子部件所消耗的电力的大小相比,由车载太阳能电池发电产生的电力的大小大时,能够对主电池供给电力并进行充电。由此,能够防止产生在利用由车载太阳能电池发电产生的电力对主电池充电时,所供给的电力伴随各种电子部件的工作被消耗,从而无法对主电池充电这一状况。另外,在与各种电子部件所消耗的电力的大小相比,由车载太阳能电池发电产生的电力的大小大时,通过迅速地执行主电池的充电,能够适当地减少各种电子部件的工作频率。其结果,能够大幅抑制没有充电到主电池而被消耗掉的浪费的电力,能够更加不浪费地利用由车载太阳能电池发电产生的电力。
另外,本发明提供的利用车载太阳能电池的充电控制装置的其他特征还在于,上述电力供给部还在上述车辆未行驶时,将从上述车辆的外部供给的电力至少供给上述主电池,上述充电控制部根据上述电力供给部中的来自上述外部的电力的供给状态,将由上述车载太阳能电池发电产生的电力供给上述主电池或者上述副电池。此外,在该情况下,上述电力供给部能够具备将从上述车辆的外部供给的电力至少供给上述主电池的外部电力供给单元。
由此,在车辆未行驶的状况下,至少能够根据针对主电池的来自外部的电力的供给状态,例如因为主电池未满充电而电力供给中(充电中)或者因为主电池满充电而电力的供给被断开(充电结束)等,将由车载太阳能电池发电产生的电力供给主电池或者副电池。由此,能够利用例如与通常的EV、PHV的情况相同的控制,来判定来自外部的电力供给状态,能够不执行复杂的控制就更加不浪费地利用由车载太阳能电池发电产生的电力。
在该情况下,更具体而言,上述充电控制部在上述电力供给部对上述主电池供给来自上述外部的电力来对上述主电池充电时,能够将由上述车载太阳能电池发电产生的电力供给上述主电池。由此,能够通过来自外部的电力和由车载太阳能电池发电产生的电力提供对主电池充电所需的电力。因此,作为外部电力,例如能够将从工业电源购电得到的电力减少由车载太阳能电池发电产生的电力量,能够节约由于充电而产生的成本。
另外,能够提高充电到主电池的电力中由车载太阳能电池发电产生的电力,换言之可再生能量的比率。由此,例如,根据车辆所行驶的地域的不同,进行了与由车载太阳能电池发电产生的电力的比率对应的燃油效率(电费)合计,伴随燃油效率(电费)提高根据环境保护的观点,存在驾驶员、乘员能够受到优惠待遇的情况。
另外,在这些情况下,上述充电控制部能够在上述主电池的充电结束时,将由上述车载太阳能电池发电产生的电力供给上述副电池。由此,能够适当地补偿利用从副电池供给的电力而工作的各种辅机类所消耗的暗电流。因此,能够将副电池的所谓的电池耗尽产生这一情况防患于未然。并且,伴随主电池的充电结束,由车载太阳能电池发电产生的电力的供给对象(充电对象)被变更为副电池,从而能够避免对主电池的过充电,从而能够适当地保护主电池。
并且,本发明提供的利用车载太阳能电池的充电控制装置的其他特征还在于,上述充电控制部在上述车辆未行驶时且上述各种辅机类根据上述车辆的乘员的工作要求而工作时,从上述电力供给部对上述副电池供给由上述车载太阳能电池发电产生的电力。
由此,能够对应车辆乘员的意思,选择由车载太阳能电池发电产生的电力的供给对象(充电对象)。由此,例如,即使在车辆未行驶,基于充电量通常对主电池供给了由车载太阳能电池产生的电力的状况下,在乘员要求各种辅机类的工作(具体而言,将点火装置操作到附件位置等)的状况下,也能够对应该乘员的意思将副电池优先选择为充电对象。因此,即使在利用对副电池供给了由车载太阳能电池发电产生的电力,来使各种辅机类工作的状况下,也能够适当地防止副电池的所谓的电池耗尽产生。
附图说明
图1涉及本发明的实施方式,是应用了利用车载太阳能电池的充电控制装置的车辆的概略功能框图。
图2是示意性地表示安装于图1的车辆的电力供给部以及充电控制器的构成的框图。
图3是用于对车辆的状况与充电对象之间的关系进行说明的表。
图4是用于对本发明的实施方式所涉及的电力供给部以及充电控制器的工作进行说明的图。
图5涉及本发明的实施方式的变形例,是示意性地表示安装于车辆的电力供给部以及充电控制器的构成的框图。
图6是用于对本发明的实施方式的变形例所涉及的电力供给部以及充电控制器的工作进行说明的图。
具体实施方式
以下,一边参照附图,一边对本发明的一个实施方式所涉及的利用车载太阳能电池的充电控制装置(以下,仅称为“本装置”。)进行说明。
图1是表示本装置的可应用的车辆100的构成的框图。这里,作为本装置的能够应用的车辆100,例如,能够采用:电车辆(EV),具备被所安装的主电池的电力驱动的电动发电机,使用从再生电力以及充电座等供给的外部电源,来对主电池充电;除了电动发电机,还具备发动机的混合动力车辆(HV);对于混合动力车辆(HV),还能够进一步使用外部电源来对主电池充电的插电式混合动力车辆(PHV)。此外,在本实施方式中,例示车辆100是插电式混合动力车辆(PHV)的情况来进行说明。
如图1所示,本实施方式中的车辆100具备驱动力产生部10,并且具备构成本装置的电力供给部20以及作为充电控制部的充电控制器30。驱动力产生部10构成为包括发动机11、动力分割机构12、电动发电机13、14、传递齿轮15、驱动轴16、动力控制单元(PCU)17、主电池18、以及副电池19。发动机11通过汽油、轻油等烃类燃料的燃烧输出动力。而且,在车辆100中,通过发动机11输出的动力(运动能量)经由动力分割机构12,来驱动将动力传递到驱动轴16(车轮)的传递齿轮15。
动力分割机构12与发动机11、电动发电机13(14)以及传递齿轮15结合,并在它们之间分配动力。这里,动力分割机构12例如能够采用行星齿轮,该行星齿轮具有太阳齿轮、行星齿轮架以及环形齿轮这三个旋转轴,太阳齿轮连接着电动发电机13,行星齿轮架连接着发动机11,环形齿轮经由传递齿轮15连接着车轴16以及电动发电机14。
电动发电机13、14被PCU17控制,是三相同步型发电电动机,在从主电池18供给了电力时作为电动机发挥作用,在从外部(例如,发动机11)传递了动力(运动能量)时作为发电机发挥作用。具体而言,电动发电机13传递了发动机11被动力分割机构12分割后的动力(运动能量)来作为发电机发挥作用,并且,也作为能够起动发动机11的起动马达发挥作用。电动发电机14作为驱动将驱动力传递到驱动轴16(车轮)的传递齿轮15的电动机(动力源)发挥作用。此外,在本实施方式中,以电动发电机13作为发电机发挥作用,电动发电机14作为电动机发挥作用的方式实施,但当然也能够以电动发电机14作为发电机发挥作用,电动发电机13作为电动机发挥作用,或者,电动发电机13、14均作为发电机发挥作用或者均作为电动机发挥作用的方式实施。
主电池18是所谓的高压电源,经由PCU17与电动发电机13、14电连接。副电池19是所谓的低压电源的辅机电池,与包括安装于车辆100的充电控制器30的各种电子控制单元、安装于车辆100的各种辅机类电连接。
如图2所示,构成本装置的电力供给部20具备车载太阳能电池21、低压电池22、太阳能充电器23以及插入式充电器24。车载太阳能电池21例如设置于车辆100的车顶等,将太阳光能转换成电气能量。此外,在以下的说明中,也将由车载太阳能电池21发电产生的电力称为“由太阳光发电产生的电力”。低压电池22暂时对由车载太阳能电池21产生的低压的电力进行蓄电,如后述那样,对主电池18或者/以及副电池19输出电力。因此,低压电池22经由省略图示的保险丝以及防逆流二极管等与车载太阳能电池21电连接。
太阳能充电器23将暂时充电到低压电池22的电力供给主电池18或者/以及副电池19。因此,太阳能充电器23具备充电控制电路23a,充电控制电路23a将暂时充电(蓄电)到低压电池22的电力,即由太阳光发电产生的电力供给主电池18或者/以及副电池19。充电控制电路23a虽然省略图示,但具有:高压充电用DC/DC转换器,其将充电(储存)于低压电池22的低压的电力(由太阳光发电产生的电力)提升(泵激)成高压供给主电池18;以及低压充电用DC/DC转换器,其将充电到低压电池22的低压的电力供给副电池19。
插入式充电器24例如通过电缆或者非接触与设置于自己家、公共设施等的充电桩等电连接,将作为外部电源(具体而言,工业电源)供给的交流电力转换成直流电力来供给,对主电池18以及/或者副电池19进行充电。因此,插入式充电器24虽然省略图示,但例如具备由平滑电容器、电压变换器、变频器电路等构成的电力电路。
另外,如图2所示,电力供给部20具备在连结主电池18和PCU17(即,电动发电机13、14)的驱动电力供给路径上设置的系统主继电器25。系统主继电器25设置于主电池18侧的高压电源线PML1与PCU17侧的高压电源线PML2之间,通过开闭动作选择性地切换PCU17(即,电动发电机13、14)与主电池18的连接或者断开。另外,如图2所示,电力供给部20具备设置于与PCU17侧的高压电源线PML2连接的高压电源线PML3与副电池19之间的DC/DC转换器26。
DC/DC转换器26将作为上游侧的高压电源线PML3中的高压电源变压(降压)成低压,经由作为下游侧的低压电源线PTL1向副电池19供给低压电源。此外,如图2所示,太阳能充电器23和副电池19经由低压电源线PTL2电连接,插入式充电器24和副电池19经由低压电源线PTL3电连接。另外,在图2以及后述的图4~6中,由粗实线表示高压电源导通的电源线,由双划线表示低压电源导通的电源线。
并且,如图2所示,电力供给部20具备作为断开单元的充电用继电器27,充电用继电器27设置在连结太阳能充电器23以及插入式充电器24和主电池18的充电电力供给路径上。充电用继电器27设置于主电池18侧的充电电源线PUL1与插入式充电器24(太阳能充电器23)侧的充电电源线PUL2之间。这里,太阳能充电器23经由充电电源线PUL3与充电电源线PUL2电连接。另外,插入式充电器24直接与充电电源线PUL2连接,而另一方面,经由充电电源线PUL4与充电电源线PUL3电连接。此外,在充电电源线PUL3设置有阻止电流从充电电源线PUL2侧向太阳能充电器23侧流动的防逆流二极管,在充电电源线PUL4设置有阻止电流从充电电源线PUL3侧向插入式充电器24侧流动的防逆流二极管。
如图2所示,作为构成本装置的充电控制部的充电控制器30构成为包括太阳能ECU31以及电池ECU32。太阳能ECU31是将CPU、ROM、RAM等作为主要构成部件的微型计算机,统一控制由车载太阳能电池21发电产生的电力对低压电池22的充电(蓄电)以及太阳能充电器23的工作。
电池ECU32也是将CPU、ROM、RAM等作为主要构成部件的微型计算机,监视主电池18的充电状态,控制充电用继电器27的工作,来统一控制对主电池18的充电。这里,电池ECU32连接着公知的充电传感器32a。该充电传感器32a组装于主电池18,检测主电池18的充电量(SOC:StateOfCharge),将表示SOC的信号输出至电池ECU32。由此,电池ECU32基于被充电传感器32a检测到的主电池18的充电状态即作为充电量的SOC,管理并控制对主电池18的充电。
另外,如图2所示,充电控制器30包含有混合动力ECU33。混合动力ECU33使发动机11以及电动发电机13、14配合工作,控制用于使车辆100行驶的驱动力。因此,混合动力ECU33也是将CPU、ROM、RAM等作为主要构成部件的微型计算机,控制车辆100行驶时以及车辆100充电时的系统主继电器25的切换工作。并且,充电控制器30也包含有插件ECU34。插件ECU34统一控制插入式充电器24的工作。因此,插件ECU34也是将CPU、ROM、RAM等作为主要构成部件的微型计算机。
这里,混合动力ECU33通过至少与电池ECU32配合,来严格执行关于主电池18的高压系统管理或高压电池控制、系统主继电器25以及充电用继电器27的开闭工作管理、车辆100行驶所需的电源控制等。因此,在车辆100中,虽然因为公知省略其图示,但在主电池18的周边设置有各种电子部件,通过这些各种电子部件执行了上述各种管理以及控制,从而可靠地确保安装高压的主电池18的车辆100的可靠性以及安全性。
而且,如图2所示,这些太阳能ECU31、电池ECU32、混合动力ECU33以及插件ECU34以能够经由构建于车辆100内的通信线路(例如,CAN通信线路)相互通信的方式设置。这里,如图2所示,尤其太阳能ECU31和混合动力ECU33经由对照ECU35(微型计算机)直接连接。由此,太阳能ECU31能够在被对照ECU35对照后与混合动力ECU33通信,能够如后述那样直接供给各种信号(起动信号等)。
接下来,对构成本装置的充电控制器30的工作进行具体说明。首先,从车辆100行驶时的工作开始进行说明。未图示的点火装置(I/G)通过驾驶员成为接通(ACC)状态,若混合动力ECU33将系统主继电器25切换控制成闭状态(连接状态),则车辆100成为能够进行至少利用电动发电机14的驱动力的行驶的状态,所谓的“Ready(准备)ON”的状态。此外,例如,在被电池ECU32管理的主电池18的SOC是规定的SOC以上时,混合动力ECU33将系统主继电器25切换控制成闭状态(连接状态),换言之,车辆100为“ReadyON”的状态。
即,在“ReadyON”的状态下,主电池18侧的高压电源线PML1和PCU17侧的高压电源线PML2被维持在通过包括系统主继电器25的各种电子部件连接的状态。由此,在车辆100行驶过程中,混合动力ECU33与电池ECU32配合,根据公知的电源控制,从主电池18经由PCU17将高压的电力供给电动发电机14(13)。因此,电动发电机14(13)产生例如与驾驶员的加速操作对应的规定驱动力,经由传递齿轮15将驱动力赋予驱动轴16(车轮)。
另一方面,在车辆100行驶时,更详细而言,在车辆100处于“ReadyON”状态时,混合动力ECU33对于电池ECU32使充电用继电器27切换控制成开状态(断开状态)。由此,主电池18侧的充电电源线PUL1和插入式充电器24(太阳能充电器23)侧的充电电源线PUL2被维持在通过包括充电用继电器27的各种电子部件断开的状态。即,在车辆100是行驶过程中,根据公知的高压系统管理以及高压电池管理,主电池18被维持在从太阳能充电器23以及插入式充电器24完全(严格)断开的状态。
由此,在车辆100是行驶过程中时,防止从太阳能充电器23供给电力从而对主电池18充电这一情况。此外,在车辆100是行驶过程中时,因为插入式充电器24与设置于车辆100外部的充电座之间的电连接不成立,所以不会利用外部电源对主电池18充电。
这里,在行驶的车辆100减速的状况(例如,驾驶员进行制动器操作的状况)下,混合动力ECU33经由PCU17实施动发电机13(14)的再生控制,将车辆100的运动能量转换成电能量,来加以回收。即,在车辆100减速时,根据混合动力ECU33以及PCU17的再生控制,将电动发电机13(14)从驱动轴16(车轮)经由减速齿轮15以及动力分割机构12传递的运动能量转换成电能量。
而且,PCU17将该转换后的电能量,换言之,将回收的电力作为再生电力输出至高压电源线PML2。此时,车辆100处于“ReadyON”的状态,且系统主继电器25被维持在闭状态(连接状态),所以高压电源线PML2与主电池18侧的高压电源线PML1连接。由此,在伴随再生控制输出了再生电力的情况下,通过未图示的各种电子设备(具体而言,DC/DC转换器等)对再生电力进行了升压并充电到主电池18。或者,伴随再生控制输出至高压电源线PML3的再生电力通过DC/DC转换器26降压并被输出至低压电源线PTL1充电到副电池19。
接下来,按照不同状况,来说明充电控制器30对车辆100的主电池18或者副电池19的充电控制。
(a)车辆100行驶时
在车辆100正在行驶时,如上述那样,为了在管理高压电源时最优先确保可靠性和安全性,充电控制器30的电池ECU32将设置于主电池18与太阳能充电器23之间的充电用继电器27维持在开状态(断开状态)。然而,在车辆100正在行驶时,如果是车载太阳能电池21能够发电的状况(具体而言,白天天气晴的状况),则车载太阳能电池21将太阳光能转换成电能量而产生电力。在该情况下,充电控制器30的太阳能ECU31将由车载太阳能电池21发电产生的电力,即由太阳光发电产生的电力暂时充电到低压电池22。
而且,在车辆100正在行驶时,具体而言,如图3所示,在车辆100中,在点火装置(I/G)是接通状态并且是“ReadyON”的状态的情况下,太阳能ECU31选择副电池19作为充电对象,供给暂时充电到低压电池22的由太阳光发电产生的电力。即,太阳能ECU31经由太阳能充电器23的充电控制电路23a中的低压充电用DC/DC转换器,将由太阳光发电产生的电力变压成规定电压并且进行整流,通过低压电源线PTL2来对副电池19供给由太阳光发电产生的电力,从而进行充电。此外,在该情况下,当然太阳能充电器23(太阳能ECU31)根据由设置于副电池19的充电传感器(省略图示)检测到的SOC,对于副电池19以不成为过充电的方式供给由太阳光发电产生的电力。
这样,在车辆100正在行驶时,通过太阳能ECU31选择副电池19作为充电对象,从而在车辆100中仅为不大幅升压由太阳光发电产生的电力就处理低压电源。即,在车辆100正在行驶时,假设在选择主电池18作为充电对象的情况下,在车辆100中需要处理大幅升压由太阳光发电产生的电力后的高压电源。而且,在这样将由太阳光发电产生的电力作为高压电源管理的情况下,避免与确保主电池18的可靠性和安全性的系统管理以及充电控制之间的竞合所带来的复杂化不能避免。与此相对,在选择副电池19作为充电对象的情况下,能够与EV、HV、PHV现有的车辆相同地管理低压电源,其结果,能够使系统以及充电控制简化。
(b)车辆100驻车停车时
例如,在基于检测到的车速等,车辆100驻车停车时,不需要对电动发电机14供给高压电源,所以混合动力ECU33将系统主继电器25切换控制成开状态(断开状态)。这样,若混合动力ECU33将系统主继电器25切换控制成开状态(断开状态),则车辆100至少成为不通过电动发电机14的驱动力行驶的状态,即所谓的“Ready(准备)OFF”的状态。在该“ReadyOFF”的状态中,充电控制器30使充电对象在点火装置(I/G)是接通状态的情况与是断开状态的情况下不同。以下,进行具体说明。
(b-1)I/G是断开状态且“ReadyOFF”的状态
在车辆100是“ReadyOFF”的状态时,如图4所示,电池ECU32能够将充电用继电器27切换控制成闭状态(连接状态)。由此,在点火装置(I/G)被驾驶员操作成断开状态而车辆100驻车停车时(即,车辆100未行驶时),能够将暂时充电到低压电池22的由太阳光发电产生的电力供给主电池18,来进行充电。以下,对该主电池18的充电进行具体说明。
如图3所示,在车辆100中,在点火装置(I/G)是断开状态并且处于“ReadyOFF”的状态的情况下,太阳能ECU31选择处于未满充电的状态的主电池18作为充电对象,供给暂时充电到低压电池22的由太阳光发电产生的电力。此外,在该情况下,还能够将充电桩未与插入式充电器24电连接,即除了太阳能充电器23以外不存在对主电池18供给电力的单元这一情况作为条件。
这里,如上所述,在主电池18的周边为了安全地管理高压电源而设置有包括系统主继电器25、充电用继电器27等各种电子部件。另外,为了监视主电池18的状态,控制对主电池18的充电,而需要使电池ECU32、混合动力ECU33、插件ECU34、对照ECU35等工作。而且,在使这些各种电子部件、各种ECU工作时,需要规定的工作电力。
因此,太阳能ECU31在对主电池18供给由太阳光发电产生的电力并充电的情况下,在至少规定的工作电力以上的电力暂时充电到低压电池22时执行充电控制。如果是这样的规定的工作电力以上的由太阳光发电产生的电力充电到低压电池22的状况,则即使电力伴随上述各种电子部件、各种ECU的工作而被消耗掉,也能够将由太阳光发电产生的电力充电到主电池18。
若进行具体说明,则太阳能ECU31判定由车载太阳能电池21产生且暂时(临时)充电到低压电池22的由太阳光发电产生的电力的电力量,即低压电池22的SOC是否变得比与上述规定的工作电力对应的SOC大。这里,每当低压电池22的SOC比与规定的工作电力对应的SOC大时均实施对主电池18的充电,从而能够减少使后述各种电子部件以及各种ECU工作(起动)的频率。由此,能够减少每次使各种电子部件以及各种ECU工作(起动)消耗掉的电力,换言之,能够减少由于使主电池18的充电所需的设备工作而导致的消耗电力,能够将由太阳光发电产生的电力高效地充电到主电池18。
而且,若由太阳光发电产生的电力被充电到低压电池22的SOC变得比与规定的工作电力对应的SOC大,则如图4所示,太阳能ECU31经过对照ECU35的对照来输出起动信号,为了安全地对主电池18充电,使混合动力ECU33、以及与该ECU33配合工作的电池ECU32、插件ECU34起动。这样,通过输出的起动信号起动的混合动力ECU33将系统主继电器25维持在开状态(断开状态)。另外,通过起动信号起动的电池ECU32将充电用继电器27从开状态(断开状态)切换控制成闭状态(连接状态),连接主电池18侧的充电电源线PUL1和太阳能充电器23侧的充电电源线PUL2。并且,通过起动信号起动的插件ECU34如后述那样,在能够供给外部电源的状况下,控制电力(电流)的供给路径。
而且,特别是,若充电用继电器27通过电池ECU32被切换成闭状态(连接状态),则太阳能ECU31在短时间内通过太阳能充电器23的充电控制电路23a中的高压充电用DC/DC转换器将暂时充电到低压电池22的低压的电力提升(泵激)来升压到规定的电压并且进行整流,经由充电电源线PUL3以及充电电源线PUL2,将变压成高压的电力供给主电池18。由此,电池ECU32能够根据公知的充电控制,将从太阳能充电器23(太阳能ECU31)供给的电力(由太阳光发电产生的电力)充电到主电池18。
另外,在该情况下,为了使各种电子部件以及各种ECU工作而消耗了副电池19的电力。因此,太阳能ECU仅在上述电力的提升中(泵激中),通过太阳能充电器23的充电控制电路23a中的低压充电用DC/DC转换器,对暂时充电到低压电池22的低压的电力进行整流,经由低压电源线PTL2将电力供给副电池19。由此,能够使副电池19的充电量恢复,能够防止副电池19的所谓的电池耗尽产生。
(b-2)I/G是接通状态且“ReadyOFF”的状态
例如,在想使用通过车辆100的驾驶员、乘员将点火装置(I/G)操作成接通状态而工作的辅机类的情况、发动机11的起动失败的情况等,车辆100未行驶,如图3所示,点火装置(I/G)是接通状态,并且,成为“ReadyOFF”的状态。此时,根据驾驶员、乘员的意图(意思),伴随辅机类的工作,副电池19的负载增大,所以太阳能ECU31选择副电池19作为充电对象,供给暂时充电到低压电池22的由太阳光发电产生的电力。
即,太阳能ECU31经由太阳能充电器23的充电控制电路23a中的低压充电用DC/DC转换器,将由太阳光发电产生的电力变压成规定的电压并且进行整流,通过低压电源线PTL2向副电池19供给电力,从而进行充电。此外,在该情况下,当然太阳能充电器23(太阳能ECU31)也根据由设置于副电池19的充电传感器(省略图示)检测到的SOC,对于副电池19以不成为过充电的方式供给由太阳光发电产生的电力。
这样在副电池19的负载增大的状况,换言之,充电到副电池19的电力的消耗增大的状况下,通过太阳能ECU31选择副电池19作为充电对象,能够适当地供给由太阳光发电产生的电力。由此,能够适当地防止副电池19的所谓的电池耗尽产生。此外,供给副电池19的电力是低压,所以能够如上述那样与EV、HV、PHV以外的现有车辆相同地管理低压电源,其结果,能够使系统以及充电控制简化。
(c)利用了外部电源的插入式充电时
车辆100在点火装置(I/G)成为断开状态,例如,驻车在驾驶员自己家的状况下,驾驶员能够执行利用了外部电源的充电,即所谓的插入式充电。在该插入式充电中,太阳能ECU31根据来自外部电源的电力通过插件ECU34供给主电池18的供给状态,将由太阳光发电产生的电力的充电对象变更为主电池18或者副电池19中的任意一个。以下,对这些情况进行具体说明。
(c-1)插入式充电时主电池18的充电
在车辆100的插入式充电器24与充电座电连接从而执行了插入式充电时,或者在根据计时器预约等预定了插入式充电的执行时,插件ECU34将来自充电座的外部电源(工业电源)供给主电池18,对主电池18充电。另一方面,太阳能ECU31在主电池18被外部电源充电时,将由太阳光发电产生的电力供给主电池18。
此时,插件ECU34根据与太阳能ECU31的通信,在从太阳能充电器23向主电池18供给了电力的情况下,选择充电电源线PUL4作为来自外部电源的电力(电流)的供给路径,经由与该充电电源线PUL4以及太阳能充电器23电连接的充电电源线PUL3,将电力(电流)供给主电池18。即,在从太阳能充电器23供给了由太阳光发电产生的电力的情况下,插件ECU34对于经由充电电源线PUL3供给的电力(电流)使从外部电源供给的电力(电流)合流,供给主电池18。
由此,能够通过从外部电源供给的电力和由太阳光发电产生的电力来提供对主电池18充电所需要的电力。即,主电池18的充电所需要的电力量中从插入式充电器24供给的电力量为减去了从太阳能充电器23供给的电力量后得到的电力量。因此,在插入式充电中并用来自太阳能充电器23的电力的情况下,为了对主电池18充电而从外部电源供给的电力(电流)变少。由此,车辆100的驾驶员能够节约由于使用外部电源(工业电源)而负担的充电成本。
另一方面,对于充电到主电池18的电力,能够积极地提高从太阳能充电器23供给的电力,即积极地提高作为可再生能量的由太阳光发电产生的电力的比率。由此,例如,根据车辆100所行驶的地域,进行了与由太阳光发电产生的电力的比率对应的燃油消耗率(电费)合计,存在车辆100的驾驶员伴随燃油消耗率(电费)的提高而根据环境保护的观点能够受到优惠待遇的情况。
另外,插件ECU34在例如坏天气,车载太阳能电池21的发电量少,从太阳能充电器23未向主电池18供给电力的情况下,选择充电电源线PUL2作为来自外部电源的电力(电流)的供给路径将电力(电流)供给主电池18。由此,能够利用稳定供给的外部电源(工业电源)来可靠地对主电池18充电,驾驶员能够按照自己的日程利用车辆100。
(c-2)插入式充电后副电池19的充电
若车辆100的插入式充电器24与充电座电连接,且如上述那样主电池18的充电结束,则插件ECU34停止插入式充电。即,插件ECU34根据与电池ECU32的通信,在主电池18的SOC成为为了判定为满充电而预先设定的规定的SOC的情况下,断开来自外部电源的电力。另一方面,太阳能ECU31对应于插件ECU34的插入式充电的停止,即对应于来自外部电源的电力的供给停止,将供给由太阳光发电产生的电力来充电的充电对象从主电池18变更为副电池19。
由此,在车辆100停车时(特别是发动机11停止时)能够适当地补偿由于从副电池19供给的电力而工作的各种辅机类所消耗的暗电流。因此,能够将副电池19的所谓的电池耗尽产生这一情况防患于未然。另外,通过伴随主电池18的充电结束,充电对象被变更为副电池19,能够避免向主电池18的过充电,能够适当地保护主电池18。
(d)I/G被操作到“附件”位置的状态下的充电时
在点火装置(I/G)被驾驶员操作到“配件(accessory)”的位置的状态下,能够判断为驾驶员、乘员打算例如不使发动机11起动,即不消耗汽油、轻油就使辅机类工作来利用。因此,为了反映该驾驶员、乘员的意思继续使辅机类工作,充电控制器30将充电对象选择为副电池19,供给由太阳光发电产生的电力。
具体而言,太阳能ECU31与上述的(b-2)的情况、(c-2)的情况相同地,经由太阳能充电器23的充电控制电路23a中的低压充电用DC/DC转换器,将由太阳光发电产生的电力变压成规定的电压并且进行整流,通过低压电源线PTL2将电力供给副电池19。此外,在该情况下,太阳能充电器23(太阳能ECU31)也根据由设置于副电池19的充电传感器(省略图示)检测到的SOC,对于副电池19以不成为过充电的方式供给由太阳光发电产生的电力。
这样,例如,在对应驾驶员、乘员的意思仅通过副电池19的电力使辅机类工作的状况,换言之,被充电到副电池19的电力的消耗增大的状况下,太阳能ECU31选择副电池19作为充电对象,从而能够利用由太阳光发电产生的电力适当地反映驾驶员、乘员的意思。而且,通过将由太阳光发电产生的电力供给副电池19,能够防止副电池19的所谓的电池耗尽产生。此外,在该情况下,供给副电池19的电力也是低压,所以能够如上述那样与EV、HV、PHV以外的现有车辆相同地管理低压电源,其结果,能够使系统以及充电控制简化。
根据以上的说明也能够理解的是,根据本实施方式,在车辆100正在行驶时,换言之,存在至少将主电池18的电力供给电动发电机14的可能性时,能够禁止将由车载太阳能电池21产生的电力从车载太阳能电池21直接供给主电池18,或者经由低压电池22供给主电池18。由此,主电池18不对由例如高压系统管理、高压电池控制、电力开闭器(继电器等)的开闭控制以及电源控制等管理的状况造成影响,换言之,无需避免控制间的竞合等就执行更复杂的控制。因此,能够抑制开发的大规模化、开发成本的增大,并且,能够适当地利用由太阳光发电产生的电力。
另外,能够将由车载太阳能电池21产生的电力暂时充电到低压电池22,能够在车辆100正在行驶时将所发电的电力供给副电池19。而且,通过这样将由车载太阳能电池21发电产生的电力暂时充电到低压电池22,在车辆100停车时,能够对副电池19供给电力自不必说,也能够对主电池18供给由太阳光发电产生的电力。由此,能够更不浪费地利用由车载太阳能电池21产生的电力。
<变形例>
在上述实施方式中,车辆100的电力供给部20具备低压电池22,以将由车载太阳能电池21产生的由太阳光发电产生的电力暂时(临时)充电到该低压电池22的方式实施。在该情况下,如图5所示,也能够以省略低压电池22,将由太阳光发电产生的电力暂时(临时)充电到副电池19的方式实施。
在该情况下,具体而言,如图6所示,太阳能ECU31经由太阳能充电器23的充电控制电路23a,将车载太阳能电池21发电的由太阳光发电产生的电力暂时(临时)充电到副电池19。此外,充电到副电池19的由太阳光发电产生的电力如在上述各状况下说明的那样,能够通过从副电池19供给电力而利用。而且,特别是在如上述(b-1)的情况那样,选择了主电池18作为充电对象的状况下,太阳能ECU31在至少规定的工作电力以上的电力暂时充电到副电池19时执行充电控制。具体而言,太阳能ECU31在规定的工作电力以上的电力充电到副电池19时,如图6所示,经过对照ECU35的对照输出起动信号,来使电池ECU32、混合动力ECU33、以及插件ECU34起动。
而且,若尤其充电用继电器27通过电池ECU32切换成闭状态(连接状态),则如图6所示,太阳能ECU31经由低压电源线PTL2在短时间内通过太阳能充电器23的充电控制电路23a中的高压充电用DC/DC转换器,将暂时充电到副电池19的低压的电力提升(泵激)来升压到规定的电压并且进行整流,经由充电电源线PUL3以及充电电源线PUL2将变压成高压的电力供给主电池18。由此,电池ECU32能够根据公知的充电控制,将通过太阳能充电器23(太阳能ECU31)从副电池19供给的电力(由太阳光发电产生的电力)充电到主电池18。
因此,根据该变形例,无需另外设置将车载太阳能电池21发电产生的由太阳光发电产生的电力暂时(临时)充电的低压电池22。由此,能够抑制由于设置低压电池22而产生的成本的增大,并且,无需确保设置低压电池22的空间,能够实现省空间化并且也能够实现轻型化。对于其他的效果,能够得到与上述实施方式相同的效果。
在本发明的实施中,并不局限于上述实施方式以及变形例,只要不脱离本发明的目的,能够进行各种变更。
例如,在上述实施方式中,以将车载太阳能电池21发电产生的由太阳光发电产生的电力暂时充电到低压电池22的方式实施,在上述变形例中,以共用副电池19来将由太阳光发电产生的电力暂时蓄电的方式实施。在该情况下,也能够不将由太阳光发电产生的电力暂时充电到低压电池22而将电力供给主电池18、副电池19,或者不将由太阳光发电产生的电力暂时充电到副电池19而将电力供给主电池18。
在该情况下,在车辆100正在行驶时也能够禁止对主电池18供给由太阳光发电产生的电力。而且,在车辆100未行驶时能够从车载太阳能电池21直接经由太阳能充电器23将由太阳光发电产生的电力供给主电池18,所以能够充分地确保管理高压电源时的可靠性和安全性地对主电池18充电。此外,在该情况下,使为了确保可靠性和安全性而设置的各种电子部件以及各种ECU工作的频率变高。因此,有可能对主电池18的充电效率(充电量)降低由于这些电子部件等的工作而消耗掉的电力量与上述实施方式以及变形例的情况相比变多的量。
并且,在上述实施方式以及变形例中,例如,在(c-1)的情况下,以使从太阳能充电器23供给主电池18的电力(升压后的由太阳光发电产生的电力)与从插入式充电器24供给主电池18的来自外部电源(工业电源)的电力合流的方式实施。由此,以提高相对于充电到主电池18的电力(电气能量)的可再生能量的比率,或者减少从工业电源购电的电力量的方式实施。
在该情况下,例如,在由车载太阳能电池21发电产生的电力的大小(电力量)比来自外部电源(工业电源)的电力的大小(电力量)小的情况下,太阳能ECU31也能够以选择副电池19作为充电对象的方式实施。即,在该情况下,仅插入式充电器24经由充电电源线PUL2对主电池18供给来自外部电源(工业电源)的电力,太阳能充电器23经由低压电源线PTL2将由太阳光发电产生的电力供给副电池19。由此,在与上述(b-1)的情况不同,插入式充电并行实施(c-1)的状况下,例如,能够减少车载太阳能电池21、太阳能充电器23的负载来延长可使用期间(寿命)。

Claims (10)

1.一种利用车载太阳能电池的充电控制装置,应用于车辆且包括电力供给部以及充电控制部,所述车辆具有:电动发电机,其产生驱动力并且发出再生电力;主电池,其与该电动发电机电连接来对所述电动发电机供给电力,并且蓄积所述再生电力;以及副电池,其对所搭载的各种辅机类供给电力,并且所述车辆能够进行至少利用了由所述电动发电机产生的所述驱动力的行驶,所述电力供给部包括搭载于所述车辆的车载太阳能电池而构成,向所述主电池以及所述副电池中的至少一方供给由所述车载太阳能电池发电产生的电力,所述充电控制部控制利用从所述电力供给部供给的由所述车载太阳能电池发电产生的电力来对所述主电池以及所述副电池中的至少一方进行的充电,其特征在于,
所述充电控制部在所述车辆正在行驶时,禁止从所述电力供给部向所述主电池供给由所述车载太阳能电池发电产生的电力。
2.根据权利要求1所述的利用车载太阳能电池的充电控制装置,其特征在于,
所述充电控制部在所述车辆正在行驶时,从所述电力供给部对所述副电池供给由所述车载太阳能电池发电产生的电力。
3.根据权利要求1或者2所述的利用车载太阳能电池的充电控制装置,其特征在于,
所述电力供给部具备低压电池,所述低压电池暂时对由所述车载太阳能电池发电产生的电力进行蓄电,
所述充电控制部至少在所述车辆正在行驶时,将暂时充电到所述低压电池的由所述车载太阳能电池发电产生的电力供给所述副电池。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的利用车载太阳能电池的充电控制装置,其特征在于,
所述充电控制部在所述车辆未行驶时,允许从所述电力供给部对所述主电池供给由所述车载太阳能电池发电产生的电力。
5.根据权利要求4所述的利用车载太阳能电池的充电控制装置,其特征在于,
所述充电控制部在由所述车载太阳能电池发电产生的电力的大小比预先设定的规定的电力的大小大时,允许从所述电力供给部对所述主电池供给由所述车载太阳能电池发电产生的电力。
6.根据权利要求5所述的利用车载太阳能电池的充电控制装置,其特征在于,
所述规定的电力的大小基于伴随着针对所述主电池的充电控制而工作的各种电子设备所消耗的电力的大小而设定。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的利用车载太阳能电池的充电控制装置,其特征在于,
所述电力供给部还在所述车辆未行驶时,将从所述车辆的外部供给的电力至少供给所述主电池,
所述充电控制部根据所述电力供给部的来自所述外部的电力的供给状态,将由所述车载太阳能电池发电产生的电力供给所述主电池或者所述副电池。
8.根据权利要求7所述的利用车载太阳能电池的充电控制装置,其特征在于,
所述充电控制部在所述电力供给部对所述主电池供给来自所述外部的电力从而对所述主电池充电时,将由所述车载太阳能电池发电产生的电力供给所述主电池。
9.根据权利要求7或者8所述的利用车载太阳能电池的充电控制装置,其特征在于,
所述充电控制部在所述主电池的充电结束时,将由所述车载太阳能电池发电产生的电力供给所述副电池。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的利用车载太阳能电池的充电控制装置,其特征在于,
所述充电控制部在所述车辆未行驶时且所述各种辅机类根据所述车辆的乘员的工作要求而工作时,从所述电力供给部对所述副电池供给由所述车载太阳能电池发电产生的电力。
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